KR20040104036A - 액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의합착방법 - Google Patents

액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의합착방법 Download PDF

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KR20040104036A
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정성수
곽용근
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법에 관한 것으로, 가시광을 조사하여 실런트를 경화시킴에 따라 고가의 자외선 램프들을 사용하지 않고, 국부적으로 조도 차이가 발생하지 않으며, 배향막 손상을 방지하여 별도의 마스크를 사용하지 않고도 액정 표시패널을 합착시킬 수 있게 된다.

Description

액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법{SEALANT FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL AND METHOD FOR ATTACHING LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL USING THE SAME}
본 발명은 액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착시키기 위하여 박막 트랜지스터 어레이 기판이나 컬러필터 기판 상에 형성되는 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정 셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 그 액정 셀들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.
따라서, 액정 표시장치는 화소 단위의 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정 표시패널과; 상기 액정 셀들을 구동시키는 드라이버 집적회로(integrated circuit : IC)를 구비한다.
상기 액정 표시패널은 서로 대향하는 컬러필터(color filter) 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 충진된 액정층으로 구성된다.
상기한 바와같은 액정 표시장치의 구성요소들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 단위 액정 표시패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도이다.
도1을 참조하면, 액정 표시패널(100)에는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 화상표시부(113)와, 그 화상표시부(113)의 게이트 라인들과 접속되는 게이트 패드부(114) 및 데이터 라인들과 접속되는 데이터 패드부(115)가 구비된다. 이때,게이트 패드부(114)와 데이터 패드부(115)는 컬러필터 기판(102)과 중첩되지 않는 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)의 가장자리 영역에 형성되며, 게이트 패드부(114)는 게이트 드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 화상표시부(113)의 게이트 라인들에 공급하고, 데이터 패드부(115)는 데이터 드라이버 집적회로로부터 공급되는 화상정보를 화상표시부(113)의 데이터 라인들에 공급한다.
상기 화상표시부(113)의 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)에는 화상정보가 인가되는 데이터 라인들과 주사신호가 인가되는 게이트 라인들이 서로 수직교차하여 배치되고, 그 교차부에 액정 셀들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터와, 그 박막 트랜지스터에 접속되어 액정 셀을 구동하는 화소전극이 구비된다.
상기 화상표시부(113)의 컬러필터 기판(102)에는 블랙 매트릭스에 의해 셀 영역별로 분리되어 도포된 칼러필터들과, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)에 형성된 화소전극의 상대전극인 공통 투명전극이 구비된다.
상기한 바와같이 구성된 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102)은 스페이서(spacer)에 의해 일정하게 이격되도록 셀-갭(cell-gap)이 마련되고, 상기 화상표시부(113)의 외곽에 형성된 실런트(sealant, 116)에 의해 합착된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102)의 셀-갭에는 액정층이 형성되어 액정 표시패널(100)을 이루게 된다.
상기한 바와같은 액정 표시패널을 제작함에 있어서, 수율을 향상시키기 위하여 대면적의 모기판에 복수의 단위 액정 표시패널들을 동시에 형성하는 방식이 일반적으로 적용되고 있다. 따라서, 복수의 액정 표시패널들이 제작된 모기판을 절단 및 가공하여 대면적의 모기판으로부터 단위 액정 표시패널들을 분리하는 공정이 요구된다.
한편, 상기 실런트(116)는 액정층을 형성하는 방식에 따라 평면형태가 달라질 수 있으며, 상기 액정층을 형성하는 방식은 크게 진공주입 방식과 적하 방식으로 구분된다.
먼저, 상기 진공주입 방식은 일정한 진공이 설정된 챔버 내에서 액정 표시패널의 액정 주입구를 액정이 채워진 용기에 침액시킨 다음 진공 정도를 변화시킴으로써, 액정 표시패널 내부 및 외부의 압력차에 의해 액정을 주입시키는 방식으로, 이와같이 액정이 액정 표시패널 내부에 충진되면, 액정 주입구를 밀봉시켜 액정 표시패널의 액정층을 형성한다.
따라서, 상기 진공 주입방식에서는 도1의 예시도에 도시된 바와같이 상기 실런트(116)의 일측을 개방시켜 액정 주입구의 기능을 갖도록 하여야 한다.
그러나, 상기한 바와같은 진공주입 방식은 액정 표시패널에 액정을 충진하는데 소요되는 시간이 매우 길다는 문제점이 있다.
상기한 바와같은 진공주입 방식의 문제점을 극복하기 위해, 최근들어 적하 방식이 적용되고 있다.
상기 적하 방식은 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)이나 컬러필터 기판(102)의 화상표시부(113)에 액정을 적하(dropping) 및 분배(dispensing)하고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102)을 합착하는 압력에 의해 액정을 화상표시부(113) 전체에 균일하게 분포되도록 함으로써, 액정층을 형성하는 방식이다.
상기 적하 방식은 진공주입 방식에 비해 짧은 시간에 액정을 적하할 수 있으며, 액정 표시패널이 대형화될 경우에도 액정층을 매우 신속하게 형성할 수 있다.
또한, 액정을 필요한 양만 적하하기 때문에 진공주입 방식과 같이 고가의 액정을 폐기함에 따른 액정 표시패널의 단가 상승을 방지하여 제품의 가격경쟁력을 강화시키게 된다.
상기 적하 방식이 적용된 액정 표시패널은 진공주입 방식과 달리 액정층이 형성된 후에 박막 트랜지스터 어레이 기판(101)과 컬러필터 기판(102)을 합착하는 공정이 진행된다.
한편, 상기 적하 방식이 적용될 경우에 실런트(116)는 자외선(ultraviolet : UV) 경화성 실런트를 적용한다.
그러나, 상기 자외선 경화성 실런트는 액정 표시장치의 대형화 요구에 의해 액정 표시패널의 면적이 증가하고, 따라서 복수의 액정 표시패널들이 제작되는 모기판의 면적이 대형화됨에 따라 실런트를 경화시키기 위하여 고가의 자외선 램프들이 다량 요구됨에 따라 설비비가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 대면적 모기판에 다량의 자외선 램프들을 통해 조사되는 자외선의 조도가 균일하지 않고, 국부적으로 차이가 발생하여 실런트의 경화불량이 발생하는 문제점이 있다.
그리고, 액정 표시패널의 화상 표시부에 자외선이 조사될 경우에 배향막을 손상시키는 문제점이 있으며, 이를 방지하기 위하여 화상 표시부에 조사되는 자외선을 차단하는 별도의 마스크를 사용할 경우에는 액정 표시장치의 원가를 상승시키는 문제점이 있었다. 또한, 상기 마스크와 기판을 정렬시키기 위한 별도의 장비 및 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 대면적 모기판에 형성된 실런트를 경화시키는 경우에 고가의 자외선 램프들을 사용하지 않고, 국부적으로 조도 차이가 발생하지 않으며, 배향막 손상을 방지하여 별도의 마스크를 사용하지 않는 액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법을 제공하는데 있다.
도1은 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 단위 액정 표시패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도.
도2a 내지 도2d는 본 발명에 의한 액정 표시패널의 합착방법을 순차적으로 보인 예시도.
도3은 본 발명에 의한 적하 방식이 적용된 액정 표시패널의 합착방법을 보인 순서도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
210:제1모기판 211A∼211F:박막 트랜지스터 어레이 기판
220:제2모기판 221A∼211F:컬러필터 기판
230A,230B:화상표시부 240:실런트
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시패널의 실런트는 제1모기판과 제2모기판 중의 어느 하나에 형성되고, 가시광에 의해 경화되어 제1모기판과 제2모기판을 합착하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시패널의 합착방법은 제1모기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터 어레이 기판들을 형성하는 공정과; 제2모기판 상에 적어도 하나의 컬러필터 기판들을 형성하는 공정과; 상기 제1모기판 또는 제2모기판의 화상 표시부 외곽에 실런트를 형성하는 공정과; 상기 제1모기판과 제2모기판을 합착하고, 가시광을 통해 경화시키는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2a 내지 도2d는 본 발명에 의한 액정 표시패널의 합착방법을 순차적으로 보인 예시도이다.
먼저, 도2a에 도시한 바와같이 제1모기판(210) 상에 복수의 박막 트랜지스터 어레이 기판(211A∼211F)들을 형성하고, 제2모기판(220) 상에 복수의 컬러필터 기판(221A∼221F)들을 형성한다. 이때, 복수의 화상 표시부(230)들은 모두 동일한 사이즈이거나 또는 서로 다른 사이즈로 제작될 수 있다.
그리고, 도2b에 도시한 바와같이 상기 제2모기판(220)의 화상 표시부(230) 외곽에 실런트(240)를 형성한다. 이때, 실런트(240)는 상기 제1모기판(210)의 화상 표시부(230) 외곽에 형성될 수 있으며, 가시광에 의해 경화되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 도2c에 도시한 바와같이 상기 제1모기판(210)과 제2모기판(220)을 박막 트랜지스터 어레이 기판(211A∼211F)들과 컬러필터 기판(221A∼221F)들이 대응되도록 합착한다.
그리고, 도2d에 도시한 바와같이 상기 합착된 제1모기판(210)과 제2모기판(220)에 가시광을 조사하여 상기 실런트(240)를 경화시킨다.
상기 실런트(240)로는 가시광에 의해 경화되는 물질이 적용될 수 있으며, 예를 들면 수지계열의 물질로 에폭시 수지나 아크릴 수지 등이 적용될 수 있다.
한편, 상기 실런트(240)는 액정 표시패널에 액정층을 형성하는 방식에 따라 평면형태가 달라질 수 있으며, 상기 액정층을 형성하는 방식은 크게 진공주입 방식과 적하 방식으로 구분된다.
먼저, 상기 진공주입 방식은 일정한 진공이 설정된 챔버 내에서 액정 표시패널의 액정 주입구를 액정이 채워진 용기에 침액시킨 다음 진공 정도를 변화시킴으로써, 액정 표시패널 내부 및 외부의 압력차에 의해 액정을 주입시키는 방식으로, 이와같이 액정이 액정 표시패널 내부에 충진되면, 액정 주입구를 밀봉시켜 액정 표시패널의 액정층을 형성한다.
따라서, 상기 진공 주입방식에서는 전술한 도1의 예시도에 도시된 바와같이 상기 실런트(240)의 일측을 개방시켜 액정 주입구의 기능을 갖도록 하여야 한다.
그러나, 상기한 바와같은 진공주입 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 액정 표시패널에 액정을 충진하는데 소요되는 시간이 매우 길다. 일반적으로, 합착된 액정 표시패널은 수백 ㎠의 면적에 수 ㎛ 정도의 갭을 갖기 때문에 압력차를 이용한 진공주입 방식을 적용하더라도 단위 시간당 액정의 주입량은 매우 작을 수 밖에 없다. 따라서, 액정 표시패널의 제작에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 액정 표시패널이 대형화되어 갈수록 액정 충진에 소요되는 시간이 더욱 길어지고, 액정의 충진불량이 발생되어 결과적으로 액정 표시패널의 대형화에 대응할 수 없는 문제점이 있다.
둘째, 액정의 소모량이 높다. 일반적으로, 용기에 채워진 액정량에 비해 실제 액정 표시패널에 주입되는 액정량은 매우 작고, 액정이 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화된다. 따라서, 용기에 채워진 액정이 복수의 액정 표시패널에 충진된다고 할지라도, 충진 후에 잔류하는 많은 양의 액정을 폐기해야 하며, 이와같이 고가의 액정을 폐기함에 따라 결과적으로 액정 표시패널의 단가를 상승시켜 제품의 가격경쟁력을 약화시키는 요인이 된다.
상기한 바와같은 진공주입 방식의 문제점을 극복하기 위해, 최근들어 적하 방식이 적용되고 있다.
상기 적하 방식은 상기 제1모기판(210)이나 제2모기판(220)의 화상표시부(230A,230B)에 액정을 적하 및 분배하고, 상기 제1모기판(210)과 제2모기판(220)을 합착하는 압력에 의해 액정을 화상표시부(230A,230B) 전체에 균일하게 분포되도록 함으로써, 액정층을 형성하는 방식이다.
즉, 액정 표시패널에 적하 방식을 통해 액정층을 형성하는 경우에는 액정이 외부로부터 충진되지 않고, 상기 제1모기판(210)이나 제2모기판(220)의 화상표시부(230A,230B) 상에 직접 적하되므로, 상기 실런트(240)는 액정이 화상표시부(230A,230B) 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 화상표시부(230A,230B) 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴으로 형성된다.
상기 적하 방식은 진공주입 방식에 비해 짧은 시간에 액정을 적하할 수 있으며, 액정 표시패널이 대형화될 경우에도 액정층을 매우 신속하게 형성할 수 있다.
또한, 액정을 필요한 양만 적하하기 때문에 진공주입 방식과 같이 고가의 액정을 폐기함에 따른 액정 표시패널의 단가 상승을 방지하여 제품의 가격경쟁력을 강화시키게 된다.
상기 적하 방식이 적용된 액정 표시패널은 진공주입 방식과 달리 액정층이 형성된 후에 제1모기판(210)과 제2모기판(220)을 합착하는 공정이 진행된다.
도3은 상기 본 발명에 의한 적하 방식이 적용된 액정 표시패널의 합착방법을 보인 순서도이다.
도3을 참조하면, 먼저 제1모기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터 어레이 기판들을 형성하고(S11), 제2모기판 상에 적어도 하나의 컬러필터 기판들을 형성한다(S12).
상기 제1모기판 또는 제2모기판 상에는 볼 스페이서(ball spacer) 또는 벤조 싸이클로 부텐(benzocyclobutene : BCB)나 아크릴 수지와 같은 유기물질을 도포한 후, 패터닝하여 형성되는 컬럼 스페이서(column spacer)가 형성되어 제1모기판과 제2모기판 사이의 셀-갭을 유지하게 된다.
그리고, 상기 제1모기판의 화상 표시부에 액정을 적하하고(S13), 상기 제2모기판의 화상 표시부 외곽에 실런트를 형성한다(S14). 이때, 액정은 제2모기판의 화상 표시부에 적하될 수 있으며, 실런트는 제1모기판의 화상 표시부 외곽에 형성될 수 있다. 또한, 액정과 실런트는 제1모기판이나 제2모기판에 동시에 적하 및 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제1모기판과 제2모기판을 합착한다(S15). 이때, 제1모기판과 제2모기판은 스페이서와 실런트에 의해 일정한 셀-갭을 갖도록 합착되며, 제1모기판이나 제2모기판의 화상 표시부에 적하된 액정이 제1모기판과 제2모기판을 합착하는 압력에 의해 화상 표시부 전체에 균일하게 분포되도록 분배된다.
그리고, 상기 합착된 제1모기판과 제2모기판에 가시광을 조사하여 상기 실런트를 경화시킨다(S16).
한편, 상기 가시광을 조사한 후에 120℃ 정도의 온도에서 1시간 정도 가열공정을 실시할 수 있으며, 도면에 도시되진 않았지만, 상기 실런트를 경화시킨 후에 셀 절단공정을 수행하여 합착된 제1모기판과 제2모기판으로부터 단위 액정 표시패널들을 분리하고, 최종 검사공정을 통해 양품을 선별하여 제품화하게 된다.
상술한 바와같이 본 발명에 의한 액정 표시패널의 실런트 및 이를 이용한 액정 표시패널의 합착방법은 가시광을 통해 실런트를 경화시킴에 따라 종래에 다량의 자외선 램프들을 사용하여 대면적 모기판에 형성된 실런트를 경화시키는 경우에 비해 고가의 자외선 램프들이 요구되지 않아 설비비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가시광을 통해 실런트를 경화시킴에 따라 대면적 모기판에 가시광을 균일하게 조사할 수 있게 되어 실런트의 경화불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 액정 표시패널의 화상 표시부에 가시광이 조사되는 경우에 배향막이나 액정을 손상시키지 않기 때문에 종래와 같이 화상 표시부에 조사되는 자외선을 차단시키는 별도의 마스크가 요구되지 않아 액정 표시장치의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 제1모기판과 제2모기판을 합착시킨 다음 이동시키면서 가시광을 조사하여 실런트를 경화시킬 수 있으므로, 실런트를 경화시키기 위한 별도의 장비가 요구되지 않고, 장비 의존도가 낮아지며, 액정 표시장치의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 제1모기판과 제2모기판 중의 어느 하나에 형성되고, 가시광에 의해 경화되어 제1모기판과 제2모기판을 합착하는 것을 특징으로 액정 표시패널의 실런트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1모기판에는 적어도 하나의 박막 트랜지스터 어레이 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 실런트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2모기판에는 적어도 하나의 컬러필터 기판이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 실런트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1모기판과 제2모기판은 일정한 셀-갭을 갖도록 대향 합착되고, 그 셀-갭에 액정층이 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 실런트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 액정층은 적하 방식에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 실런트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 실런트는 액정 표시패널의 화상 표시부 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴인 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 실런트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 실런트는 액정 표시패널의 화상 표시부 외곽을 감싸며, 일측이 개방된 패턴인 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 실런트.
  8. 제1모기판 상에 적어도 하나의 박막 트랜지스터 어레이 기판들을 형성하는 공정과; 제2모기판 상에 적어도 하나의 컬러필터 기판들을 형성하는 공정과; 상기 제1모기판 또는 제2모기판의 화상 표시부 외곽에 실런트를 형성하는 공정과; 상기 제1모기판과 제2모기판을 합착하고, 가시광을 통해 경화시키는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 합착방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판들이 형성된 제1모기판 또는 컬러필터 기판들이 형성된 제2모기판의 화상 표시부에 액정을 적하하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 합착방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 가시광은 상기 제1모기판과 제2모기판이 합착되어 후속 공정을 수행하기 위한 장비로 이송될 때, 제1모기판과 제2모기판에 조사되어 상기 실런트를 경화시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 합착방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 실런트는 액정 표시패널의 화상 표시부 외곽을 감싸는 폐쇄된 패턴인 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 합착방법.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 실런트는 액정 표시패널의 화상 표시부 외곽을 감싸며, 일측이 개방된 패턴인 것을 특징으로 하는 액정 표시패널의 합착방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101362148B1 (ko) * 2006-12-22 2014-02-12 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치의 제조방법
CN106405946A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 深圳市华星光电技术有限公司 框胶固化方法及液晶面板制造方法

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